一種定點拍攝式航測相機(jī)凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及采用凸輪相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的航測相機(jī)在定點拍攝工作方式下對凸輪機(jī) 構(gòu)的控制方法，屬于航測相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 航測相機(jī)工作時，由于曝光時間內(nèi)載體存在前向運(yùn)動，導(dǎo)致場景所成的像在像面 上的移動，即產(chǎn)生前向像移。前向像移導(dǎo)致圖像退化，表現(xiàn)為圖像拖尾、灰度失真、對比度和 分辨率下降，必須要進(jìn)行補(bǔ)償才能滿足航測相機(jī)清晰成像的要求。
[0003] 常用的前向像移補(bǔ)償方式有機(jī)械式像移補(bǔ)償、光學(xué)式像移補(bǔ)償和電子像移補(bǔ)償。 機(jī)械式像移補(bǔ)償是利用機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)曝光時感光介質(zhì)或傳感器隨影像的運(yùn)動而移動。在 CCD航測相機(jī)中常用的結(jié)構(gòu)為將CCD安裝在移動底座，利用壓電晶體或凸輪等結(jié)構(gòu)驅(qū)動底 座在曝光時進(jìn)行相應(yīng)移動。光學(xué)式像移補(bǔ)償是通過旋轉(zhuǎn)和移動光學(xué)元件，常用擺鏡，使像在 焦面保持相對靜止。電子像移補(bǔ)償主要針對CCD相機(jī)，利用CCD電荷轉(zhuǎn)移驅(qū)動技術(shù)使電荷 包轉(zhuǎn)移與像移同步，實現(xiàn)像移補(bǔ)償。
[0004] 光學(xué)式像移補(bǔ)償對相機(jī)的光機(jī)結(jié)構(gòu)有特殊的要求，主要用于長焦全景相機(jī)中。電 子像移補(bǔ)償不需要額外的光機(jī)結(jié)構(gòu)，有利于相機(jī)體積和重量的控制，但受到傳感器類型的 限制，對于不是采用CCD作為傳感器的相機(jī)、行間轉(zhuǎn)移型CCD相機(jī)、Bayer格式的彩色CCD相 機(jī)等無法使用電子相移補(bǔ)償。在該種情況下，航測相機(jī)一般采用機(jī)械式像移補(bǔ)償。本發(fā)明 主要針對凸輪式像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
[0005] 凸輪式像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)工作方式為；根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，載體速高比信息 得到凸輪轉(zhuǎn)動速度，當(dāng)凸輪運(yùn)動到有效推程起點時，發(fā)出外同步信號，觸發(fā)相機(jī)曝光成像。 由于像移補(bǔ)償速度W及拍攝的航向重疊率均與速高比相關(guān)，通過設(shè)計凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可 W保證補(bǔ)償速度和重疊率要求。在定點拍攝式航測相機(jī)中，事先規(guī)劃了航帶上的拍攝點的 位置，要求相機(jī)在載體運(yùn)動到設(shè)定的拍攝點時曝光成像，而凸輪機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)的工作方式下拍 攝點的位置取決于機(jī)構(gòu)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)的時刻，具有隨機(jī)性，無法滿足定點拍攝的要求。此外，在 傳統(tǒng)工作方式下，凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接決定了凸輪轉(zhuǎn)速，進(jìn)而決定了拍攝間隔和航向重疊 率。因此其航向重疊率是固定的，無法靈活設(shè)置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決凸輪式像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)控制方式下拍攝點不確定、航向重疊率無法靈 活設(shè)置的不足，本發(fā)明提供了一種適用于定點拍攝式航測相機(jī)的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)控制方 法。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種定點拍攝式航測相機(jī)凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)控制方 法，所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括凸輪、光電對管、凸輪座、聯(lián)軸節(jié)、電機(jī)座、驅(qū)動電機(jī)W及 控制系統(tǒng)；凸輪和光電對管安裝在凸輪座上；光電對管的發(fā)射器和接收器分別位于凸輪兩 偵U，結(jié)合凸輪上的通孔來確定凸輪的初始位置；驅(qū)動電機(jī)安裝在電機(jī)座上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸和凸輪 通過連軸節(jié)連接和傳動；控制系統(tǒng)包括控制器和驅(qū)動器，控制驅(qū)動電機(jī)按要求運(yùn)動。所述的 凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)安裝在CCD底座旁，利用彈黃的拉力使CCD底座在凸輪運(yùn)動過程中始終 保持與凸輪的接觸；所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的具體控制方法為：
[000引 （1)在拍攝之前，所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)位于初始位置，并保持靜止?fàn)顟B(tài)；
[0009] (2)定點拍攝式航測相機(jī)主控系統(tǒng)利用GI^S位置測量信息預(yù)測到達(dá)設(shè)定拍攝點的 時刻，根據(jù)速高比得到像移補(bǔ)償速度參數(shù)，在到達(dá)拍攝時刻之前一段時間，將補(bǔ)償速度參數(shù) 發(fā)送到凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)；
[0010] (3)定點拍攝式航測相機(jī)主控系統(tǒng)根據(jù)補(bǔ)償速度計算加速時間，得到所述的凸輪 像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的啟動時刻，發(fā)送到定點拍攝式航測相機(jī)同步系統(tǒng)，定點拍攝式航測相機(jī)同 步系統(tǒng)在所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)啟動時刻發(fā)出同步脈沖，啟動所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 運(yùn)動；
[0011] (4)所述的凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)在控制系統(tǒng)控制下，按設(shè)計的運(yùn)動曲線加 速，使凸輪達(dá)到要求的補(bǔ)償速度，在拍攝時刻進(jìn)入凸輪推程角范圍，在曝光時間內(nèi)，凸輪保 持在推程角范圍內(nèi)；
[0012] (5)曝光完成后，凸輪繼續(xù)運(yùn)動，并在下個拍攝點之前回到初始位置并停止，完成 一個拍攝點的拍攝。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟（1)中，在上電初始化時，凸輪機(jī)構(gòu)利用光電對管尋找初始位置， 在每完成一次拍攝凸輪回到初始位置后，利用光電對管驗證。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟（4)中，設(shè)計凸輪的運(yùn)動曲線為勻加速曲線，凸輪從初始位置開始 W恒定加速度加速，到達(dá)設(shè)定的像移補(bǔ)償速度后保持勻速，直到進(jìn)入推程角范圍，該過程凸 輪具有相同的角位移量，根據(jù)角位移量和設(shè)計的加速度大小，計算得到凸輪啟動時刻相對 于拍攝時刻的提前量。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟（4)中，采用步進(jìn)電機(jī)對凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，根據(jù)凸輪運(yùn)動的"角 位移-時間"曲線，按照步進(jìn)電機(jī)步距角的大小進(jìn)行離散化，得到步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的發(fā)送 時刻。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟（4)中，采用微控制器的定時器和比較器功能實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)脈沖 時刻控制，根據(jù)設(shè)計的電機(jī)運(yùn)動曲線，離散化后計算相鄰脈沖的時間差，形成定時器周期參 數(shù)查找表，在電機(jī)加速過程中順序加載周期參數(shù)，減速過程中逆序加載周期參數(shù)，并對脈沖 個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，保證當(dāng)速度減為0時，凸輪回到初始位置。
[0017] 本發(fā)明的積極成果：
[0018] 1.本發(fā)明通過對凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線的設(shè)計和運(yùn)動過程的精確控制，保 證凸輪在要求的時刻W設(shè)定轉(zhuǎn)速進(jìn)入推程角范圍，保障了航測相機(jī)拍攝時刻像移補(bǔ)償速度 的要求，解決了凸輪像移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)工作方式下拍攝點不確定、航向重疊率無法靈活設(shè) 置的問題，適用于定點拍攝式航測相機(jī)。
[0019] 2.本發(fā)明設(shè)計了一種基于脈沖時刻的步進(jìn)電機(jī)控制方法，通過對步進(jìn)電機(jī)"角位 移-時間"曲線按照步距角離散化得到步進(jìn)脈沖的發(fā)送時刻，建立查找表，利用微控制器常 見的定時